随着航空航天技术的发展，飞机制作资料选用已经从铝合金、钢铁等传统金属资料逐步转化为复合伙料、钛合金资料为主的新型资料，钛合金拥有比强度高，抗侵蚀机能强，耐高温机能好，钛合金与碳纤维复合伙料的电极电位相近，与碳纤维复合伙料有优良的电化学相容性和相近的热膨胀系数等特点，因而钛合金又成为复合伙料唯一的衔接资料，使钛合金与复合伙料胶接结构宽泛利用于航空航天领域，凭据将来航空发展需要，预测钛合金资料在将来五代战机及六代飞机中占比将达到20%左右，成为航空选用的重要资料；；但在现实使用中，钛合金的使用机能对其零件理论状态或理论齐全性出格敏感，除了容易产生理论氧化等传染外，钛及钛合金易产生微动磨蚀、接触侵蚀、摩擦磨损、导热导电性差、点蚀和缝隙侵蚀等景象。

为了进一步达到提高钛合金耐蚀性、耐磨性、高温抗氧化性等主张，克服钛合金自身的弊端，世界列国科学家、工程师都在进行钻研索求钛合金的理论处置步骤，以改善钛合金的机能，达到工程使用的主张。经过多年的钻研，目前航空钛合金的重要理论处置步骤有钛合金的电镀、化学钝化、阳极化、微弧氧化及超音速火焰喷涂等，并索求将来钛合金理论处置的发展方向，使钛合金零件达到所需的机能要求，支持航空工业的发展。本文重要对目前钛合金的理论处置步骤进行介绍。

1、钛合金电镀

电镀是将直流电通入拥有肯定组成的电解质溶液中，在电极与溶液之间的界面上产生电化学反映（氧化还原反映），进而在金属或非金属制品的理论上形成切合要求、致密均匀的金属层的过程。钛合金电镀是将钛合金零件作为阴极，阳极选取与镀层同种金属或惰性不溶金属。在直流电的作用下，电解质中的金属离子电沉积到钛合金零件理论，形成一层均匀、致密的金属薄层。在航空制作领域，经过电镀能够扭转钛合金理论的外观和多种物理化学性质，如耐蚀性、耐磨性、焊接性、磁性等，使钛合金阐扬更大的作用。

目前钛合金电镀重要有钛合金理论镀镍、镀硬铬、镀银等，其中镀镍、镀硬铬重要用于提高钛合金零件的表 面耐磨性，钛合金理论的镀铬层拥有显微硬度高（HV＞700）、耐磨性好、镀层不变等利益，且电镀硬铬是一种工艺成熟的传统理论处置技术，已被宽泛利用于飞机钛合金零件的耐磨化处置；；镀银重要是提高钛合金的导电性和钎焊性，使钛合金零件拥有优良的导电性和焊接性，重要在飞机的电气系统及导航系统中使用。电镀是钛合金理论改性卓有成效的步骤，但由于钛元素对氢的吸附能力较强，在电镀过程中会产生大量的氢，而这些氢大部门被钛吸收进入钛合金零件基体，从而导致氢脆景象，因而使钛合金电镀工艺在航空领域利用受到肯定的限度。

钛合金电镀工艺不只必要提升钛合金基体的耐蚀性；；并且在有些情况下作为喷漆的打底层，用于提高、加强漆层结合力，作为露出的理论地位必要更好的光泽及外观；；由于钛合金电镀产品的质量要求较高和影响成分较多，因而，导致钛合金电镀的过程节制正确度及精密度较高，尽量降低电镀过程其他成分的影响，从而保险钛合金电镀的产品质量。通过几年的摸索及电镀实际，概括总结，影响钛合金电镀层产品质量的重要成分有以下几点。

（1）槽液成分及浓度的影响，在现实中，每一镀种城市演变出多种主盐系统以及与之相匹配的增长剂系统。主盐作为镀液中必不成少的组分，其重要作用是提供金属离子，这些离子在电解过程中沉积在基体金属理论，形成所需的镀层；；导电盐重要增长溶液的电导率，缓冲剂维持溶液的pH值的不变性，阳极去极化剂推进阳极化，络合剂络合金属离子，增长剂改善电镀溶液机能和镀层质量。主盐的浓度对镀层的质量有重要影响，浓度高时，镀层较为粗糙，但允许的电流密度大；；浓度较低时，允许通过的电流密度较小，影响沉积速度。从钛合金电镀的现实来看，每一套系统都有自身的利益和弊端。例如，氰化镀锌液拥有分散和深度能力强、耐蚀性好、镀液不变易操作、工艺领域宽等利益；；也有剧毒和严重传染环境等弊端。电镀增长剂重要是不变剂、润湿剂、光泽剂、柔软剂和低区走位剂等，对电镀过程溶液的张力、不变起作用，会在肯定水平上影响电镀产品质量。

（2）温度对电镀过程的影响，温度对电镀质量有显著影响，温度过高会导致增长剂分化加快，增长增长剂亏损，镀层结晶粗糙，光亮度降低；；温度过低则允许电流密度降低，高电流区易烧结。此外，温度节制不当还可能导致其他问题，如产品外观发白、气泡等。

（3）过程处置对电镀过程的影响，电镀通常会经过脱脂/除油、喷砂、酸洗、活化、除氢等工序。脱脂/除油重要使用洗濯剂将零件理论的油污洗濯干净，但在此过程中，由于钛合金的应力侵蚀对某些溶剂较敏感，所以，要选择相宜的溶剂类型进行脱脂，不只保障除油的成效，并且要预防对钛合金的侵蚀。在脱脂/除油之后，能够通过液体喷砂或干喷砂的法子，去除钛及钛合金理论的氧化层，粗化基体理论，实现基体与镀层的机械结合。在热处置、锻压及焊接等制作工序钛合金理论会产生大量的热，高温会导致钛合金理论形成氧化色、氧化皮及氧化层，氧化物的出现会影响电镀过程的进行；；因而，电镀之前必要去除零件理论的“传染物”使之形成清洁的理论，由于理论成分较为复杂，经实际证明，选取硫酸、硝酸、盐酸等酸性溶液对理论的物质进行侵蚀；；但在此过程中由于酸与金属之间产生反映，会产生大量的氢，而氢会随着该工序的进行而不休增长，造成氢脆景象；；因而，选择相宜的酸洗溶液，是有效地保障酸洗后的钛合金中氢含量的重要行动；；罨穷鸭邦押辖鹄砺鄢锉傅墓丶方，在去除钛及钛合金理论的氧化膜的同时，天生了一层薄的金属底层或转化膜，该工序既能够保障在电镀前不会再次氧化，并且能够保障金属理论得到优良的镀层沉积。钛合金在酸洗、活化及电镀过程中会吸收氢离子，从而使得基体产生氢脆，会给产品带来氢脆断裂风险，经实际证明，电镀后的零件随着温度升高会使基体内部的氢原子往外挤压，从而除去基体中的氢，降低氢脆断裂的风险。总之通过过程节制，在肯定水平上保险了产品质量。

2、钛合金化学钝化

钛合金化学钝化重要是将钛合金零件浸入硝酸浓度较高的槽中，经过氧化还原反映，使钛合金理论转化为耐 蚀性较强的钝化膜，该膜层有很高的强度和较好的耐蚀性，是延缓钛合金零件侵蚀速度卓有成效的步骤。从侵蚀道理上讲，在一样的温度下，钛理论的钝化膜推进钛电位移向正电位，经过钝化的钛合金零件的天然电极侵蚀电位升高，提高了钛材耐酸性和水介质的侵蚀。钻研批注，经过钝化的钛合金零件侵蚀速度显著小于未经钝化的钛合金零件的侵蚀速度，且经过钝化的钛合金零件理论在较高的温度下仍较不变，并拥有较好的防护作用。由于钛合金钝化膜出格薄，险些不影响任何零件的结构外形及尺寸，因而时时作为尺寸精度要求较高及高精密钛合金零组件的最终理论处置，以提高钛合金零件的耐蚀性；；钛合金钝化膜也能够作为钛合金零件喷漆前的理论筹备，以提高钛合金零件的喷漆层的结合力。目前钛合金化学钝化工艺已经宽泛使用在航空航天领域，在飞机设计与制作中，如一些钛合金结构件，飞机地板梁、襟翼及缝翼滑轨等关键重要件使用钛合金零件，该类零件通常使用化学钝化作为理论处置方式，提高飞机钛合金零件的耐蚀性。

航空钛合金钝化的常用工艺流程为：碱洗濯→温水洗→冷水洗→钝化→冷水洗→干燥，工艺流程较为单一，该工艺零件经过除油或脱脂后，使零件浸渍于硝酸槽液中维持5min～30min，该槽液选取硝酸（69%），酸浓度维持在429g/l～535g/l，槽液温度为室温或49℃～54℃，使理论形成一层氧化膜层，从而达到提高耐蚀性的主张；；槽液中不含重金属及剧毒物质，绿色环！、成本便宜，经济效益及社会效益较好，不仅适合大批量出产，并且满足科研试验需要。

3、钛合金阳极化

钛及钛合金阳极氧化重要在酸性溶液中，使钛合金理论形成一种钛的氧化膜层，从而扭转钛合金的某些个性，可加强钛合金基体的耐磨性、硬度、耐侵蚀性、绝缘性、耐热性及理论光滑性。钛合金理论改性处置通常使用阳极氧化工艺，钛合金阳极化重要分为薄膜阳极化和厚膜阳极化，使钛合金理论形成孔径适当的色彩多样的氧化膜，以提高钛合金零件的钛合金耐摩擦、磨损机能，形成黏附性好的厚膜、多孔膜，改善涂层的结合力，用于有机涂层或干膜光滑剂或胶的底层，提高动弹机构的耐磨及耐擦伤机能，用于螺纹紧固件防黏滞，有时用于查抄材质的偏析，作为钛合金电镀的前处置，形成强度较高、化学不变性较好，有较高装璜及实用价值的着色膜。阳极氧化溶液及工艺前提分歧，所获得的氧化膜的色彩、厚度、机能有所差距。通常以为使用阳极氧化工艺得到的膜层显色的原由于膜层通明度高，由于光的过问而形成的。

目前西飞公司率先在航空技术中利用钛合金薄膜硫酸阳极氧化工艺，用于新型飞机的钛合金零件理论处置，该工艺流程为：碱除油→温水洗→冷水洗→酸洗→冷水洗→硫酸阳极化→冷水洗→干燥，零件在去除油污及油脂后，应在含有硝酸、氢氟酸的溶液槽内进行酸洗，去除零件理论的氧化皮及氧化色，为后续的阳极化作理论筹备；；经过前处置之后的零件，应在硫酸浓度为180g/l～220g/l，槽液温度为20℃～30℃的溶液中进行通电氧化，零件浸没溶液后，1min内起头通电，并在1min内将电压均匀的升至18V～21V，在该环境下维持电压10min～15min，断电后2min内将零件从槽中取出，并进行干燥。氧化后的钛合金零件理论出现陆续、均匀、齐全的蓝色到紫罗蓝色膜层，从而加强钛合金零件的耐磨性与耐蚀性，满足航空设计与制作需要。

4、微弧氧化

微弧氧化（Microarcoxidation，MAO）也称为等离子体电解氧化（PEO），是一种在铝、镁、钛等金属理论原位成长陶瓷膜的新技术，它是利用电化学技术，在铝、镁、钛及其合金理论依附弧光放电产生的瞬时高温高压的共同作用下，成长出以基体金属氧化物为主的陶瓷膜。微弧氧化技术拥有膜层结合强度高、对环境无传染、钛合金零件外形尺寸改观不大等优势；；在飞机制作中，大量使用高机能钛合金资料来实现部门职能，并通过微弧氧化处置能有效地改善钛合金在刻薄环境中的耐磨、耐蚀和抗高温氧化机能，钛合金微弧氧化膜层是TiO₂陶瓷膜，膜层结构拥有外层疏松多孔，内层致密的特点。

微弧氧化是由通例的阳极氧化技术发展而来的，在阳极氧化的基础上，增长工作电压，使电压从通常阳极氧化法拉第区进入微弧放电区，从而产生TiO₂陶瓷膜。目前，有关钛合金微弧氧化的钻研工作仍在进行，而国内对于钛合金理论微弧氧化的钻研才刚刚起步，无数是针对分歧电解液中所得膜层的组织结构进行探求和钻研，其中常用的微弧氧化主盐系统重要有NaAlO₂、Na₃PO₄、Na₂SiO₃三种。

从以上三种主盐系统的微弧氧化膜理论SEM描摹图能够看出，钛合金微弧氧化膜拥有内层结构致密、外层结构粗糙、多孔的特点，形成显著的三部门组成结构，即结构疏松层、结构致密层与界面层。三部门组成结构的外层空地较大，比力疏松，理论粗糙。内层是钛合金微弧氧化的主体，孔隙小，结构致密，硬度高且耐磨。致密层下面是微弧氧化膜层与基体合金的界面层，致密层的尺寸小，厚度比力薄，理论状态特点是凹凸不平的；；致密层与基体钛合金相互渗入，原位形成而相互符合，所以至密层与钛合金形成冶金结合，与基体结合强度很高，保障了飞机钛合金零件的机能要求。

5、超音速火焰喷涂

超音速火焰喷涂（HVOF）是以氧气及丙烷、氢气等可燃气体或航空火油、酒精等液体燃料作热源，通过剧烈点火使气体急剧膨胀，形成高压，把WC陶瓷粉末沿轴向或径向注入高速喷射点火的火焰中，点火产品在高压驱动下形成高速气流，产生溶解或半溶解的粒子，以两马赫以上的高速通过枪管冲出枪外，高速撞击在基体理论上沉积形成涂层。

钛合金超音速火焰喷涂WC陶瓷粉末技术用于航空制作中，重要利用在航空高耐磨精密零件的理论改性，包 括飞机起落架、内襟翼及缝翼滑轨、发起机叶片等关键耐磨零组件的超音速火焰喷涂，出格是在C919、ARJ21飞机上钛合金滑轨使用超音速火焰喷涂WC工艺，加强滑轨导轨面的耐磨性。重要使用2900℃左右的高温火焰，在火焰速度>2000m/s时，使喷涂的粉末飞行速度可达300m/s～650m/s，利用高速燃气，一方面，使WC陶瓷粉末颗粒达到半溶解状态；；另一方面，又使粉末的颗粒加快活动，将溶解后的WC陶瓷粉末以超音速飞行而撞击到基体理论，缜密均匀地附着在被喷涂物体的理论上，与基材物理结合在一路，形成一层致密的WC涂层，该涂层的结合强度、密度和硬度都极度高，同时，氮气作为；；て，将半消融粉末与空气隔离，预防了颗粒的氧化，通过压缩空气冷却降温，使基材温度低于150℃，保障基材不产生任何变形，涂层致密，孔隙率低，喷涂温度低，残存应力低，涂层硬度高。重要工艺流程为：喷丸→钝化→喷涂→精饰打磨，在喷涂过程重要依照零件的状态及涂层厚度要求对机械手进行编程，确定机械手的喷涂轨迹，调节可燃气体的比例及压力，使WC陶瓷粉末在高温、高压、高速火焰下，形成熔融态高速打入钛合金基体，使熔融态WC与钛合金基体缜密结合，该涂层的硬度可达900HV～1100HV，能够在＜540℃的高温环境下使用，能够抵抗720h耐蚀性盐雾试验，是目前发现机能指标最好的理论涂层，达到了飞机耐磨及耐蚀零件的设计、制作要求。

6、结论

本文通过对钛合金资料的优势及弊端进行了论述，结合航空技术发展要求，钛合金零件将成为此刻及将来飞机制作的重要资料，为相识决钛合金零件易氧化、硬度低而易产生微动磨蚀、接触侵蚀、摩擦磨损、点蚀和缝隙侵蚀等景象，通过持久试验及索求，本文重要通过有钛合金的电镀、化学钝化、阳极化、微弧氧化、超音速火焰喷涂五种步骤的理论、工艺流程、工艺参数、工艺选择及膜层机能进行论述，批注以上五种钛合金理论处置步骤能够满足目前航空钛合金零件的理论处置要求，以提高钛合金耐蚀性、耐磨性、高温抗氧化性等主张，克服钛合金自身的弊端，提高钛合金资料在航空技术机能，满足航空零件的设计、使用职能，并能够在其他行业推广使用，使钛合金真正成为推动科技发展的基础资料。

（作者单元：中航西安飞机工业集团股份有限公司）